Nous examinons de nouveaux matériaux de construction et des technologies modernes qui accélèrent le travail des constructeurs, réduisent le coût des projets, améliorent l’efficacité énergétique et l’impact environnemental des bâtiments.
La plupart des innovations décrites dans la construction sont déjà disponibles sur le marché, tandis que d’autres sont en cours de développement ou de test.
Aujourd’hui, les drones sont activement intégrés dans de nombreux domaines de la construction. Sur le chantier, des quadricoptères capables de transporter des matériaux pesant plus de 200 kg vers des zones difficiles d’accès sont déjà utilisés, ainsi que des engins de chantier contrôlés à distance ou par intelligence artificielle.
En 2024, HD Hyundai a présenté plusieurs concepts d’engins de construction autonomes contrôlés par intelligence artificielle: une pelleteuse Concept-X de 4,5 mètres et un bulldozer Concept-X2.
L’entreprise autrichienne Printstones a développé un robot de construction, le Baubot, capable de fraiser et percer des murs, enfoncer des clous, poser des briques, poncer et peindre des surfaces, ainsi que transporter des charges allant jusqu’à 500 kg.
Robot de construction Baubot
Les drones utilisés pour l’analyse des terrains et le contrôle des travaux effectués, combinés à des logiciels spécialisés, permettent de réduire considérablement le temps et le budget nécessaires à la photogrammétrie aérienne, à la création de plans topographiques et aux rapports sur l’avancement des travaux.
Il existe différents types de robots de ligature d’armature – allant de petites plateformes autonomes, comme le modèle HKCRC, à de grands mécanismes sur rails tels que TyBOT, capables d’effectuer plus de 1200 ligatures par heure. Ces robots peuvent déterminer de manière autonome la position, se positionner et ligaturer les armatures à grande vitesse.
En 2022, la société HP a présenté la solution SitePrint pour la mise en page automatisée et de haute précision des espaces intérieurs. Associé à un tachéomètre, ce robot-imprimante est capable d’appliquer des maquettes numériques issues de logiciels CAD sur les fondations ou le sol.
En 2023, la société australienne FBR Limited a présenté la première plateforme robotisée mobile au monde, Hadrian X, destinée à la pose de blocs. Ce robot est capable de construire des structures en matériaux artificiels sur la base de modèles 3D. L’appareil est conçu pour travailler en collaboration avec les maçons et peut multiplier leur productivité par cinq. Hadrian X est capable de poser jusqu’à 500 blocs par heure, d’un poids maximal de 45 kg, en les soulevant jusqu’à 10 m de hauteur.
Une autre solution de maçonnerie automatisée est un robot basé sur un bras KUKA, développé dans le laboratoire du département des technologies de construction de l’Université technique tchèque. Contrairement à Hadrian X, cet appareil est un prototype, mais il est capable d’appliquer lui-même le mortier de pose.
Les imprimantes 3D de construction utilisent la technologie de dépôt couche par couche de mortier de béton ou de métal pour créer des bâtiments, des ponts et d’autres structures. Il existe déjà des milliers d’imprimantes de différents types à travers le monde:
Imprimante 3D à manipulateur
En 2014, la société MX3D a développé une technologie d’impression 3D en acier permettant de créer des structures pesant jusqu’à 10 tonnes tout en réduisant considérablement la consommation de métal. Un exemple d’application de cette nouvelle technologie de construction est la création d’un pont piétonnier de 12 mètres, imprimé en acier inoxydable, qui a été installé sur un canal à Amsterdam en 2021.
En 2014, des chercheurs de l’Université d’État du Michigan ont développé les premiers panneaux solaires entièrement transparents au monde. Aujourd’hui, plus d’une dizaine d’entreprises dans différents pays travaillent à l’amélioration des technologies de panneaux transparents et à leur déploiement à grande échelle.
Panneau solaire transparent développé par l’Université d’État du Michigan
Il existe plusieurs principes de fonctionnement des panneaux solaires transparents. L’un repose sur l’absorption des ondes ultraviolettes et infrarouges par des modules en verre, laissant passer la lumière visible. Une autre solution repose sur une technologie de microparticules permettant de diffuser la lumière incidente vers les bords du panneau en verre, où elle est collectée par des modules photovoltaïques. Une troisième technologie consiste à appliquer un film flexible sur des surfaces transparentes, capable de générer de l’électricité.
Une solution alternative consiste en des panneaux solaires semi-transparents, qui optimisent l’équilibre entre la transmission de la lumière et l’efficacité de la génération d’énergie. Des chercheurs de l’Institut coréen de recherche sur l’énergie ont développé un panneau solaire semi-transparent à pérovskite avec un rendement record de 22%.
En 2016, Tesla a mis au point des tuiles de toiture intégrant des modules solaires. Cette solution est plus avancée que les panneaux solaires traditionnels montés sur les toits, car elle combine plusieurs fonctions: esthétique, protection contre les intempéries et efficacité énergétique. Aujourd’hui, plusieurs fabricants proposent des solutions telles que des tuiles solaires de différentes formes et des profils à joint debout capables de générer de l’électricité même par temps nuageux.
Il existe trois types de peintures capables de produire de l’énergie électrique:
Une nouveauté dans les matériaux de construction est le béton développé à l’Université technologique de Delft, qui contient des spores de bactéries Bacillus et du lactate de calcium, activés au contact de l’eau ou de l’air. Lorsque des fissures apparaissent dans le matériau et que de l’eau y pénètre, les bactéries sont activées et commencent à produire du calcaire, qui comble les microfissures, rétablissant ainsi la structure du béton.
Processus de régénération du béton
Le matériau solide le plus léger au monde est l’aérogel, composé à 99,98% d’air, avec une conductivité thermique extrêmement faible de 0,013–0,020 W/(m·K), capable de supporter une charge jusqu’à 2 000 fois supérieure à son propre poids. Dans la construction, l’aérogel peut être utilisé avec succès pour l’isolation des murs, des toits, des fenêtres, etc.
Une nouvelle solution pour les espaces nécessitant de l’intimité est un film adhésif pour verre qui permet de modifier sa transparence. Ce matériau polymère à cristaux liquides, situé entre deux films conducteurs transparents, peut réguler la transmission de la lumière grâce à un changement dans l’agencement des molécules. Dans son état normal, le film rend le verre opaque, tandis qu’en appliquant un courant électrique, les cloisons vitrées ou fenêtres deviennent totalement transparentes.
La société Hilti propose un dispositif spécial pour la répartition active du poids des outils lourds pendant les travaux prolongés, ce qui facilite considérablement le travail. Le balanceur permet d’augmenter significativement la productivité et la sécurité de l’opérateur en transférant la tension des épaules et des bras vers la région lombaire.
La construction et l’exploitation des bâtiments représentent environ 40% des émissions mondiales de CO2, ce qui rend la construction durable de plus en plus pertinente pour les entreprises soucieuses de l’environnement et de l’avenir de la planète. Une approche systématique de la conception, de l’aménagement et de l’exploitation des bâtiments permet de minimiser l’impact négatif sur l’environnement.
L’utilisation de matériaux de construction innovants, fabriqués sans recourir aux énergies fossiles et pouvant être entièrement recyclés après leur utilisation, est l’un des axes prioritaires du développement des principaux promoteurs.
Un exemple frappant de réduction des émissions de CO2 est l’utilisation de panneaux sandwich, de bardages ventilés et de matériaux de couverture Ruukki, fabriqués en acier «vert» SSAB, dont la production utilise de l’hydrogène, de l’électricité et du biogaz au lieu des énergies fossiles. Le produit résiduel de ce processus de fabrication n’est pas le dioxyde de carbone, mais de l’eau.
